微生物固定型科技应用在仿真合成氨工业氨氮废水处理 4页

　　微生物固定型科技应用在仿真合成氨工业氨氮废水处理1绪论1.1水体氣氮污染概述氨氮（NH4+-N)是指水中以NH3和铵盐形式存在的氮，两者的比例由温度和pH决定。水中的NH4+-N主要于生活污水、焦化废水、合成氨等工业废水和农业排水等。此外，NH4+-N还来自发电、石化、水泥、钢铁等化工厂排放的工业废水、烟雾、粉尘和含氧气体等；汽车等交通工具排放的尾气进入水中后，也是氧氮的重要。氣氮的主要危害有：氨氮对水生生物的危害主要是游离氨（FA)造成的，其浓度随pH增大而增强。水中氣氮过高，鱼类可能会产生慢性和急性中毒，造成生长缓慢，摄食降低，降低生殖能力，增加动物对疾病的易感性等，还会出现充奋、抽撞甚至死亡等。水体中NH4+-N确化反应产生的销酸盐（N03_)和亚确酸盐（N02_)会严重危害饮用水的质量。如果长期饮用这种水，容易产生致癌的亚硝胺，诱发高铁血红蛋白血症。在人体肠道细菌的作用下，N03?能够被还原成N02_,就可能诱发高铁血红蛋白血症，产生缺氧。水体中氮过剩易引起富营养化，进而使藻类大量繁殖，同时危害鱼类等水生生物，易造成鱼类的大量死亡，最终带来巨大的经济损失。同时，富营养化的水体对于农业灌概也会产生非常不利的影响。当前，国内合成氨生产企业大部分都以相对先进的两水闭路循环水和废稀氨水回收治理等清洁生产技术来改造落后的生产工艺和设备，这能够提高资源和原材料的综合利用效率，降低生产过程中污染物排放量。合成氨工业废水的排放特点如下：在合成氣工业的生产过程中，几乎每个换热设备都要使用大量的冷却用水，同时还会排放大量的再生废水、洗气废水和清洗废水等。根据已有的统计数据，我国合成氨工业的废水排放量达到了化工废水排放量的三分之一，约为15亿立方米。大型合成氧企业大部分是使用国外引进的配套有先进节水设施的生产装置，生产每吨氣废水排放量较低，但中、小合成氨企业只有相对落后的节水设施，所以生产每吨氧废水排放量较高。1.2主要废水脱氣技术n由于工业废水具有氮素含量高和集中排放等特点，而且氣素污染具有可行性和可控性，所以工业废水是氨氣废水控制的重点。目前，主要的工业废水脱氮技术有折点加氣法、离子交换法、吹脱法和传统生物脱氣法等。折点加氣法的原理是NH3与Ch反应生成N2。这种方法的实际所需的氣气量是由氣氣废水的氣戮浓度、pH值和温度决定的，可以通过平均流量和控制氣气的加入量使废水中NH4+-N几乎降为0，还可以达到对废水的消毒。这种方法的设备投资较少，但是处理成本较高，对液氣的安全性要求比较高，对于小流量的高氣氮废水的处理比较适合，会造成二次污染⑴。离子交换法去除NHZ-N的过程是通过离子交换树脂沸石来实现的。它具有工艺成熟、操作简单和流程短等特点，而且树脂还可以再生。但也存在一次投资高、树脂用量大，操作严格以及树脂老化和中毒等问题。此法适宜处理低独度废水，还可以高效去除N03，较易应用于中、小型给水处理中。2氣氧化细菌的富集培养与主要影响因素分析2.1实验仪器与材料n硝化细菌主要分为两类：氧氧化细菌和亚确酸盐氧化细菌。稍化细菌是硝化反应中起主要作用的微生物，直接影响确化效果和生物脱氣效率污水中AOB的含量一般都较低，但是销化反应的速度与AOB的含量成正比[45]。因此，对AOB进行富集培养，从而提高AOB的在系统中的数量，在污水治理方面具有特别重大的意义氣氧化细菌是自养细菌，生长速度缓慢，产率较低，培养过程所需的时间长。本实验是对污水厂好氧池中所取污泥进行富集培养后，经包埋固定化来对废水中的氣筑进行处理。本试验采用的SBR反应器为圆柱形容器，反应器内径7cm，高70cm，有效容积2L。进水、曝气和排水均采用自动控制，曝气装置采用ACO-006电磁式空气泉，通过曜气砂头向反应器供氧，加热装置采用200LSS为3000mg/L左右，不排泥。在28°C条件下，恒温培养待测试样14d后，先釆用格里斯氏（Griess)试剂定性判断氧氧化细菌的存在。如果溶液呈红色，表明为阳性反应；如果溶液未呈红色，表明为阴性反应。再采用MPN技术对被测试样中的氣氧化细菌进行计数。具体操作方法如下[49]:将待测样品放人无菌箱中，立即用75%的乙醇溶液浸泡过的医用脱脂棉球擦手，点燃无菌箱内的酒精灯。试样的稀释和接种操作应在无菌箱内的火焰区进行。用10倍稀释法稀释试样。即用ImL无菌刻度吸管吸取ImL待测试样注入到9mL无菌稀释水管中，充分摇匀，此时稀释度为10人，另取一支ImL无菌刻度吸管吸取ImL稀释度为的试样移到第2个无菌稀释水管中，将其充分摇勻，继续稀释，直至到需要的稀释度为止。将不同稀释度的水样依次接种于装有富集培养基的试管中，将试管置于试管架上，对每个稀释度重复接种4管平行样，每管接种ImL水样，每接种一个稀释度都要更换一支无菌吸管。3氨氧化细菌最佳固定化条件的研究..........283.1实验仪器与材料.........293.1.1实验仪器与设备.........293.1.2实验药品与材料.........293.1.3生理盐水的配制.........303.1.4模拟废水成分.........303.2实验方法.........303.3实验结果与讨论.........333.3.1固定化微生物凝胶球最佳配比的确定.........333.3.2固定化微生物凝胶球添加剂类型的确定.........353.3.3固定化微生物凝胶球最佳固定化条件.........393.4本章小结.........424固定化気氧化细菌的影响因素和凝胶球的性能表征.........444.1实验材料.........444.2实验方法.........444.3实验结果与讨论.........454.4本章小结.........545结论与建议.........565.1结论.........565.2不足与建议.........574固定化氧氧化细菌的影响因素和凝胶球的性能表征4.1实验材料n一般来说，固定化氣氧化细菌短程确化的主要影响因素有pH、温度和DO等。本实验以PVA和SA为主要包埋材料，以含硫酸招的饱和硼酸溶液为交联剂，并添加二氧化桂和碳酸韩来制得固定化微生物凝胶球来对废水中的氣氣进行处理，分别考察不同pH、温度和DO对固定化氣氧化细菌短程硝化的影响，同时通过改变固定化微生物凝胶球的投加量来确定最佳的投加比，改变不同的保存条件来确定适合的保藏方法，为将来的实际应用奠定基础。釆用第3章的最佳固定化微生物包埋条件制备的凝胶球，研究温度、pH和溶解氧等因素对短程硝化过程的影响，获得固定化氣氧化细菌短程销化过程的最适合条件。实验装置如图2.2所示，反应器容积为1L，HRT为12h,通过改变其中1个因素，保持其它因素不变的方式进行单因素试验。结论本文以聚乙烯醇和海藻酸钠为主要包埋材料，包埋固定化氨氧化细菌，并对氨氮废水进行处理，得出的主要结论如下：研究了氨氧化细菌的富集培养情况及其短程硝化的主要影响因素等，结果表明：①采用SBR法对活性污泥系统进行驯化启动，经过25d的驯化，系统在低D0、高FA和适宜温度等因素的协同调控下，能够实现亚硝酸盐的积累，活性污泥对模拟氨氮废水的去除效果趋于稳定，最后氨氮去除率一直稳定在90%以上，系统中污泥旳颜色也由最初的灰黑色变为土黄色，污泥沉淀性能良好，可见通过逐步提高基质氨氮浓度来富集氨氧化细菌是一种可行的方法；②系统驯化启动完成后，对亚硝化过程进行分析，在个运行周期中，氨氮去除率达到91.72%，平均氨氧化速率为21.9mg/(L.h);③经25d的富集驯化后，污泥中氨氧化细菌的数量有了明显的增加，由富集前的1.2X107个/(gMLSS)增加到富集完成时的3.91X108个/(gMLSS)，富集完成后氨氧化细菌的数量是富集前的32.6倍;④氨氧化细菌短程硝化的最佳条件为：T=30°C，pH=8.5，D0=0.5mg/L，碱度为1786mgCaC03/L，此时HC03VNH4+-N=7.26，最大进水氨氮浓度为400mg/L。